Федеральное агентство по образованию
Ухтинский государственный технический университет
Кафедра электрификации и автоматизации технологических процессов
Отчет по лабораторной работе №1
«Закон Ома»
Выполнил
ст. гр. БТП-07 Таранова Е. А.
Проверил
Минчанкова Е. А.
Ухта, 2009
Цель работы:
Изучение закона Ома, построение зависимости У(R), U(R).
Краткая теория.
Закон Ома
Закон Ома определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока без активных элементов (рис.1.1):
/>;
/>
Рис.1.1
Обобщенный закон Ома
Обобщенный закон Ома определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока, содержащем резистор и идеальный источник ЭДС (рис.1.2):
/>;
Формула справедлива для указанных на рис.1.2 положительных направлений падения напряжения на участке цепи (Uab), идеального источника ЭДС (Е) и положительного направления тока (I).
/>
Рис.1.2
Взаимные преобразования звезды и треугольника сопротивлений
В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.
/>
/>/>
Рис.1.3
Формулы эквивалентного преобразования треугольника сопротивлений трехлучевую звезду:
/>/>/>
Формулы эквивалентного преобразования трехлучевой звезды сопротивлений в треугольник:
/>/>/>
Законы Кирхгофа
Режимы электрических цепей определяются первым и вторым законами Кирхгофа.
Первый закон Кирхгофа для цепи постоянного тока:
Алгебраическая сумма токов в узле равна 0.
/>;
Второй закон Кирхгофа для цепи постоянного тока:
Алгебраическая сумма падений напряжений на элементах контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом же контуре.
/>
Для составления системы уравнений на основании законов Кирхгофа необходимо:
Выбрать произвольно положительные направления искомых токов ветвей и обозначить их на схеме. Число токов должно быть равно числу ветвей схемы (В). Составить (Y — 1) – уравнений по первому закону Кирхгофа, где (Y) – число узлов схемы. Со знаком плюс учесть токи, втекающие в узел, а со знаком минус – вытекающие из узла.
Выбрать независимые контуры, число которых равно:
(НК) = (В) – (Y — 1)
Независимые контуры — контуры, отличающиеся друг от друга хотя бы одной новой ветвью.
Выбрать положительные направления обхода контуров (произвольно). Составить (В) — (Y — 1) уравнений по второму закону Кирхгофа для независимых контуров (НК), следуя правилу: если направление тока в ветви и направление обхода контура совпадают, напряжение на участке записать со знаком плюс. В противном случае — со знаком минус. Аналогично выбирают знак ЭДС.
Объединить уравнения, составленные по первому и второму законам Кирхгофа в систему алгебраических уравнений. Подставить численные значения и решить систему уравнений.
Принципиальная электрическая схема.
/>
Ход работы.
Проводили измерения силы тока при различных значениях сопротивления и напряжения.
U, B
0
2
4
6
8
10
12
У, мА при R=100 Ом
0
20,7
41,5
62
82,8
103,5
124,2
R=150 Ом
0
12,8
25,7
38,5
51,4
64,2
77,1
R=330 Ом
0
6
11,9
17,9
23,8
29,8
35,7
Получили зависимость У(U):
/>
Аналогично проводили измерения силы тока при изменяющихся сопротивлении и напряжении.
R
100
150
220
330
470
680
1000
У; мА при U=12 B
124,2
77,1
55
35,8
25,6
17,7
11,9
U=8 B
82,8
51,3
36,7
23,9
17
11,8
7,9
U=4 B
41,4
25,7
18,3
11,9
8,5
5,9
3,9
Получили зависимость У(R):
/>
Вывод
В результате проведенных опытов получили, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению в цепи.
Библиографический список.
1. Электротехника. Под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985.
2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника.- М.: Энергоатомиздат. 1985.
3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е.Электротехника.- М.: Энергоатомиздат. 1987.